Wie entstehen Schwarze Löcher im Universum?

(Dan Tri) – Schwarze Löcher sind Giganten mit Massen, die Millionen bis Milliarden Mal größer sind als die unserer Sonne. Sie erzeugen so starke Gravitationskräfte, dass selbst Licht ihnen nicht entkommen kann.

Simulation eines supermassiven Schwarzen Lochs (Illustration: Adobe).

Im Zentrum der meisten Galaxien lauert ein kosmischer Riese: ein supermassereiches Schwarzes Loch. Diese geheimnisvollen Objekte, deren Masse Millionen bis Milliarden Mal größer ist als die unserer Sonne, üben eine so starke Gravitationskraft aus, dass nicht einmal Licht ihnen entkommen kann.

Schwarze Löcher sind so massereich, dass sie die Galaxien um sich herum formen. Sie beeinflussen die Sternentstehung, die Galaxienentwicklung und sogar die Bewegungen ganzer Sternhaufen.

Unsere Milchstraße bildet da keine Ausnahme. In ihrem Zentrum befindet sich Sagittarius A*, ein supermassereiches Schwarzes Loch mit der Masse von vier Millionen Sonnen. Obwohl diese Schwarzen Löcher für die Existenz von Galaxien unerlässlich sind, wissen wir immer noch nicht genau, wie sie entstehen.

Eine neue Studie des Pop III.1-Modells unter der Leitung des theoretischen Astrophysikers Jonathan Tan an der Universität von Virginia nähert sich diesem rätselhaften Problem jedoch mit einer neuen Perspektive.

Professor Tan baut auf jahrzehntelanger Forschung auf, um die Grundlagen für eine neue Theorie zu legen, die erklären könnte, wie diese gigantischen kosmischen Körper entstanden sind.

Nach Forschungen von ihm und seinen Kollegen könnte der Kollaps der ersten Generation von Sternen, auch Protosterne genannt, zur Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher geführt haben.

Pop Model III.1

Sterne, die aus ursprünglichem Wasserstoff und Helium entstanden sind, werden als Population-III-Sterne bezeichnet (Illustration: Weltraum).

Im frühen Universum, lange bevor Galaxien und Planeten entstanden, wurde die erste Generation von Sternen geboren. Diese Sterne, die aus ursprünglichem Wasserstoff und Helium entstanden, wurden von Astrophysikern als Population-III-Sterne bezeichnet.

Das von Professor Jonathan Tan entwickelte Pop III.1-Modell beschreibt Sterne, die in Umgebungen entstanden, die nicht von schwereren Elementen beeinflusst waren. Ohne Kohlenstoff, Sauerstoff oder schwere Metalle, die den Abkühlungsprozess regulierten, konnten diese ersten Sterne extrem hohe Massen erreichen.

Stellen Sie sich Sterne vor, die Hunderte Male massereicher sind als unsere Sonne. Aufgrund ihrer enormen Größe haben sie nur eine kurze Lebensdauer und kollabieren schnell zu den ersten Schwarzen Löchern.

Diese primordialen Schwarzen Löcher, die Überreste von Sternen der Population III, dienen als Keimzellen für das Wachstum gigantischer Schwarzer Löcher. Schließlich wachsen sie und werden zu den supermassereichen Schwarzen Löchern, die wir heute in den Zentren von Galaxien beobachten. Wissenschaftler haben sogar ein supermassereiches Schwarzes Loch entdeckt, das 36 Milliarden Mal schwerer ist als die Sonne.

Sterne der Population III.1 spielten ebenfalls eine Schlüsselrolle bei der Gestaltung des frühen Universums. Ihre starke Strahlung ionisierte das umgebende Wasserstoffgas und leitete so die Reionisierung des Universums ein.

Dies war ein entscheidender Moment, in dem sich die Struktur und das Energiegleichgewicht des Universums veränderten. Die Folge war eine plötzliche kosmische Aufhellung, in astronomischen Kreisen als „Blitz“ bekannt.

Der doppelte Einfluss der Sterne der Population III.1 macht sie wichtig für das Verständnis der Anfänge der kosmischen Struktur.

Herausforderungen und Alternativen

Das Pop III.1-Modell wird immer noch als wissenschaftlich anerkannte Theorie betrachtet (Illustration: Space).

Neben der Erklärung der Entstehung supermassiver Schwarzer Löcher befasst sich die Pop III.1-Theorie auch mit mehreren wichtigen ungelösten Problemen der Kosmologie.

Zu diesen Problemen gehören die „Hubble-Spannung“, die Debatte um die dynamische dunkle Energie sowie Anomalien im Zusammenhang mit Neutrinomassen.

Indem er die ersten Sterne und ihre Überreste schwarzer Löcher mit der großräumigen Entwicklung des Universums verknüpft, bietet Professor Tans Modell eine einzigartige Perspektive, die dazu beitragen könnte, viele Geheimnisse zu lüften.

Das Pop III.1-Szenario ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit. Andere Theorien legen nahe, dass primordiale Schwarze Löcher direkt aus Dichteschwankungen in den ersten Sekunden nach dem Urknall entstanden sind.

Diese Schwarzen Löcher könnten die Keimzellen supermassereicher Schwarzer Löcher sein. Ein anderer Ansatz geht vom direkten Kollaps riesiger Gaswolken aus, aus denen keine Sterne entstehen.

Jede Theorie schlägt einen anderen Mechanismus vor, alle mit dem Ziel, die Geheimnisse des Universums zu erklären.

Die Vorhersagen des Pop III.1-Modells zur Ionisierung des frühen Universums werden ebenfalls in Frage gestellt. Beobachtungsdaten zur kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung, insbesondere der dynamische Sunyaev-Zeldovich-Effekt, deuten darauf hin, dass Ausmaß und Zeitpunkt der Reionisierung schwer zu vereinbaren sein könnten.

Dennoch gilt das Pop III.1-Modell weiterhin als überzeugende Theorie und befeuert nach wie vor die Debatte darüber, wie eine der ersten Strukturen des Universums entstanden ist.

Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm